基于机器视觉的智能人机交互技术分析

万昌 武汉科技大学

引言

机器视觉技术已经在各领域得到了广泛应用，并在不断进行技术开发的过程中，展现出了优势性的功能。但在当前的技术条件下，大多数的可视化程序，都作为固定的工序内容发挥作用。而本文提出的技术条件，则呈现出更加明显的动态性特征，在接收与感知信息内容的同时，使机器视觉的功能近似率人工的视觉效果，人机交互式的动态工作。

1 机器视觉模块

1.1 设计思路

视觉识别系统中，对物体的分辨是最为核心的内容。对机器视觉的优化目标，就是利用科技条件，完成机器对人类识别能力的模仿。在内容上，需要对相关的硬件系统、计算方法、知识体系等内容进行完善，在保证图像处理技术的同时，加强对已知特征条件的识别能力。

对机器视觉系统的设计，应将技术发展分为图像的处理与识别两个阶段。处在图像处理阶段时，需集中整理采集的数据信息，在剔除噪音、环境等干扰调价的同时，进行区域图像的分割处理[1]。而在进行图像识别阶段时，应将重点放在尺寸、形状等关键的内容上，通过取值范围的确定，过滤出图像中的非关键信息条件，然后再对相应的模板进行匹配，完成目标对应管理。

1.2 实践案例

Alpha Go系统，是智能化人际围棋对弈的典型案例。在一次执白对弈比赛的过程中，系统通过采集黑子的位置信息，摄像器材采集的图像进行整理，校正拍照角度中的畸变，并对周围的环境条件与边框进行剪裁。当完成整理后，并将图像进行二值化处理，通过黑白色亮度对比的内容，完成伽马值的调整，使图像的显影更加清晰。然后再利用0/1的二值化位置图，形成完整的坐标系统。在转换格式与阈值的基础上，带入围棋运算核心的19×19直方图分析，通过直角坐标系的确认，定位并捕捉自己白棋的棋盘定位。

2 人工智能模块

人工智能技术是当前学术研究与应用实践的重点的方向，受到高速率硬件处理技术影响，在整合大量企业与科研研究成果内的基础上，此项技术已经可以在较低的成本条件下，达到提升应用条件的效果。

延续上一部分中的围棋应用案例，在智能AI技术的开发中，针对围棋的对弈规则，技术人员研发出了Alpha Go系统的核心运算内容。将完全博弈与MCTS算法作为基础，形成了三层神经网络环境下的运算系统，在对预测策略网络、判断策略网络、价值网络的整合中，使用量化评估与加权计算的方法得到最优化的计算结构，满足运算与对弈的基本需要。而在运算模型中，整合形成的运算系统中，会使用APV-MCTS系统对棋局的每条边线，从决策收益——Q（s,a）、访问次数——N（s,a）、先验概率——P（s,a），这三个状态进行阈值选择，并最终得到公式：

以此达到执行系统计算的效果，保证人机对弈的进行。

而在人工智能系统中，还需组建其完整的硬件平台，通过对CPU的特性设计，增加其中的浮点运算能力，保证对层次的神经网络计算内容。以此，使人工智能系统在在计算优势的保证下，不断进行深入的内容学习，对海量运算数据进行整合，提高技术条件下的运算结果利用率[2]。通过在围棋人机对弈过程中积累的样本，完成记录数据积累，使人工智能系统的围棋水平，赶上甚至是超越人类棋手。

3 机器智能模块

在完成感知与运算的内容后，就需要相应的机器设备，完成智能人机交互的最终步骤。自从1961年美国的Unimate公司推出第一台商用机器人以来，在此项领域持续半个世纪的发展中，机器人技术已经得到了广泛且全面的应用，并在进行工业化生产的过程中积累了丰富的技能内容，从基础的焊接、搬运等技术内容中，逐渐演化出了多种类型的高级能力。而在与感知、分析系统的配合下，可以更加全面的提升数据信息的应用条件，通过动态化的信息处理，自主的完成预定工作内容。在进行机器人人机对弈设计的过程中，可以将这一动作内容作为执行整体功能的终端，完成对弈程序的功能需要。

3.1 机器人选择

为了更加精确的完成技术处理，首先要对机器的应用条件与技术内容进行分析，以此确定执行过程中应用机器人的具体类型。在内容上，应从以下四个方面展开分析，最终确定机器人的型号与工作方式。其一，需对控制模式进行选择，将点位控制与连续控制作为基本的选择类型；其二，在驱动条件上，应对液压、气压、电力等多种类型的技术条件进行讨论；其三，需在使用环境与应用空间的内容上，分析机器人的负重条件；其四，应从经济性状上，选择市场环境中通用的大众型号机器人，还是专业化较强的定制型机器人。

以围棋的对弈为例，可以结合应用特征，使用点位控制模式的机器人，并在综合分析视觉采集模型的内容，将摄像头、吸附盘等用于配合的功能设备总重量控制在5kg以内，以此保证机型构建的执行功能的高效率条件。同时，可以为其增添电控式的机械臂，使其长度条件可以覆盖整个棋盘，以此保证人机互动过程中能正常的进行对弈。

3.2 主机通信

通信系统，是为了保证机器人设备与图像、计算系统连接的重要条件，在通信端口，可以施工RS232型号的串口，通过网络或是线路的形式完成控制。以RS232串口为例，在就执行通信过程中，可以直接对其中的波特率、数据位、停止位、校验参数等内容进行确认与合适，以此保证机器人端口与计算数据端口的同步性条件，以高匹配度完成人际互动。而为了更好的执行这一内容，还需细致且全面的完成信息编写内容，在使用特定程序协议的基础上，执行AI计算机的内部序列，并在执行指令的基础上，确定放置棋子与提取棋子的动作指令。

4 总结

将机器视觉、人工智能、机器智能这三个模块进行整合，可以更好的完成动态化的机器视觉应用，并在加强人际交互过程的同时，提高智能化水平。通过对智能围棋对弈系统的分析，可以从简单的技术模型基础上，加深机器视觉的交互研究内容，并在拓展应用条件的基础上，扩大适用范围，使机械视觉背景下的人机交互展现出更加明显的示范作用，推进技术的持续发展。